[发明专利]一种高活性钌催化剂的制备及其在室温催化加氢方面的应用

说明书

本发明公开了一种高活性钌催化剂的制备及其在室温催化加氢方面的应用，以三氯化钌水合物为前驱体，以α‑Al₂O₃为载体，采用浸渍法合成高活性钌催化剂Ru/α‑Al₂O₃；该催化剂在异丙醇为溶剂时能够在室温下高效催化多种反应物加氢，产物的选择性为100％，产率高。本发明催化剂的制备简单，成本低，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种钌催化剂的制备与应用，具体涉及一种高活性钌催化剂的制备及其在室温催化加氢方面的应用。

背景技术

(杂)芳烃的选择性加氢代表了化学工业中必不可少的过程，特别是对于聚合物中间体和多种精细化学品的生产。木质素等生物质衍生的芳烃的选择性加氢在开发用于化学生产的新型可持续原料中起着举足轻重的作用，并且迄今仍是一个众所周知的困难。尽管木质素结构单元的芳烃环的氢化是众所周知的，但关于此类化合物选择性生成脂环族醚的催化剂的开发报道很少。

钌纳米颗粒代表了用于选择性加氢的最先进催化剂，与其他贵金属相比(例如钯)，价格也较低，通过调节纳米颗粒的形状和大小以及载体的类型，催化剂性能都得到了极大的改善。尽管进行了所有这些努力，但是所报道的催化剂对于高反应性苄基醚和相关衍生物的氢化仍表现出低选择性。传统的镍、钴类催化剂活性较低，而报道的钌、钯类催化剂活性虽然很高，但是制备方法复杂，操作很困难，催化剂需要保存在特定的条件下才能发挥作用，反应条件很苛刻，基本很难在工业上应用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高活性钌催化剂的制备方法，步骤简单，反应条件温和。

本发明的目的之二是提供上述方法制备的高活性钌催化剂在室温催化加氢方面的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高活性钌催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取适量钌前躯体三氯化钌水合物，加入去离子水中，超声5-15min至完全溶解和分散均匀；

(2)称取适量α-Al₂O₃，加入到上述三氯化钌水溶液中，搅拌至牙膏状或者糊状，然后超声15-30min；

(3)超声结束后用锡箔纸封口，然后放入真空干燥箱中，室温下浸渍24h；

(4)浸渍完成后，放入烘箱中，在105℃下干燥12h；

(5)完全去除水分后，将得到的固体研磨成粉，随后在300℃的氩气气氛下煅烧3h，煅烧完成后再在300℃的氢气气氛下还原3h，还原完成后，在氩气氛围下冷却至室温，即得高活性钌催化剂Ru/α-Al₂O₃。

优选的，所述钌催化剂Ru/α-Al₂O₃中金属钌的负载量为7-13wt％。

优选的，所述钌催化剂Ru/α-Al₂O₃中金属钌呈纳米状态高度分散在α-Al₂O₃载体表面，金属钌的平均粒径为3nm。

本发明还提供上述方法制得的钌催化剂Ru/α-Al₂O₃在室温催化加氢方面的应用。

利用钌催化剂Ru/α-Al₂O₃进行加氢反应的具体步骤是：

(1)将反应物、一定量的催化剂Ru/α-Al₂O₃和异丙醇一起放入高压搅拌釜式反应器中，密封后通入氢气排除残留的空气；

(2)持续通入氢气将反应器加压至1-3MPa，然后在20-30℃温度下搅拌反应2-24h；